Комплексная система обеспечения работоспособности нефтепроводов Гумеров, Риф Сайфуллович

Введение к работе

Актуальность проблемы

Современные условия работы магистральных нефтепроводов характеризуются с одной стороны старением основных фондов и повышением экологических требований к их эксплуатации, с другой стороны 29% нефтепроводов (МН) работают от 20 до 30 лет и 26% - более 30 лет.

Возрастной состав и повышенные требования к экологической безопасности объектов нефтепроводного транспорта ставят вопросы обеспечения надежной, безотказной работы и предупреждения аварий в первоочередной ряд задач эксплуатации нефтепроводной системы.

Целенаправленная работа по повышению надежности магистральных нефтепроводов обеспечивает снижение аварийности, однако низкое качество трубных сталей и изоляционного покрытия эксплуатируемых нефтепроводов, брак строительно-монтажных работ и старение металла труб не позволяют полностью исключить аварии и отказы на магистральных нефтепроводах.

Известные исследования в области надежности (проф. В.Л.Березин, П.П.Бородавкин, Л.Г.Телегин, В. И. Чсрнпкпн, П. И. Тугунов, В. Ф. Новоселов, Э.М.Яспн, Б.В.Самойлов, Л.И.Быков, А.Г.Гумеров, О. М. Иванцов, И. И.Мазур, В. Д. Черняев, В. Н. Антипьев, И.Г.Абдуллин и др.) не охватывают всей проблемы обеспечения работоспособности нефтепроводов.

Стратегическим направлением технической политики страны в области обеспечения работоспособности нефтепроводной системы и минимизации затрат является комплексным подход к вопросам диагностики и ремонта.

Одним из самых важных направлений по рациональному использованию средств, получаемых по тарифу за транспорт нефти, является четкое определение технического состояния эксплуатируемых объектов и содер-

4 жание их с минимальными затратами для обеспечения безопасной эксплуатации.

Внутритрубная диагностика и организация выборочного ремонта являются важнейшими направлениями в обеспечении надежной и безаварийной работы магистральных нефтепроводов.

В настоящее время отмечается тенденция продолжения наращивания объемов внутритрубной инспекции магистральных нефтепроводов с одновременным увеличением объема работ по устранению обнаруженных дефектов и наращивания мощностей по капитальному ремонту линейной части. По состоянию на 1 января 1996 г. центром технической диагностики "Диаскан" АК "Транснефть" обследовано 26753 км магистральных нефтепроводов профилемерами "Калипер" и 5094 км ультразвуковыми дефектоскопами "Ультраскан", что составляет соответственно 61 и 12% от общей протяженности магистральных нефтепроводов диаметрами 426...1220 мм.

Одной из актуальных перспективных задач является организация диагностического контроля линейной части нефтепроводов на наличие трещин и трещиноподобных дефектов, в том числе в кольцевых и продольных сварных швах. Это в свою очередь требует разработки методических материалов по оценке опасности трещиноподобных дефектов в сварных швах.

Важной задачей в связи с внедрением регулярности инспекции трубопроводов является разработка методики для определения сроков повторной диагностики с учетом и в зависимости от технического состояния нефтепровода, условий прохождения трассы, опасности для населения и окружающей среды.

Наряду с необходимостью разработки методов прогнозирования работоспособности нефтепроводов с дефектами требует решения ряд задач, связанных с оперативным устранением (ремонтом) дефектов различного происхождения, обнаруженных при диагностике.

5 Основные исследования диссертации в соответствии с Государственной научно-технической программой "Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных аварий и катастроф" (ГНТП "Безопасность"), принятой распоряжением Совета Министров СССР №1111р от 12.07.90 г., по направлению "Безопасность сложных технических систем".

Цель работы

На основе изучения физико-химической и механической сущности факторов и явлений, приводящих к снижению уровня надежности и возникновению отказов магистральных нефтепроводов, разработать комплексную систему обеспечения работоспособности магистральных нефтепроводов для оперативного прогнозирования и восстановления их характеристик.

Задачи исследований

1. Анализ причин повреждения магистральных нефтепроводов при эксплуатации.

2. Изучение механизма и выявление закономерностей охрупчивания металла труб при длительной эксплуатации нефтепроводов.

3. Разработка методов оценки остаточного ресурса нефтепроводов с обнаруженными при диагностике дефектами, позволяющих регламентировать виды и сроки ремонта и диагностирования.

4. Разработка методов обеспечения и восстановления работоспособности нефтепроводов с дефектами различного происхождения и размеров, основанных на:

термическом восстановлении вязкопластических свойств металла труб после длительной эксплуатации;

применении упрочняющих стеклопластиковых оболочек;

переиспытании нефтепроводов;

- заварке локальных повреждений и приварке усилительных элементов на трубопроводы с протяженными повреждениями;

5. Разработка техники и технологии выборочного ремонта нефтепроводов.

6. Разработка методики расчета оценки ущерба от отказов на магистральных нефтепроводах.

Научная новизна

1. Разработаны научные основы комплексной системы обеспечения работоспособности магистральных нефтепроводов, базирующейся на оперативном прогнозировании степени опасности, и ликвидации дефектов, обнаруженных при диагностике и восстановлении характеристик работоспособности труб нефтепроводов в процессе эксплуатации.

2. Выявлены закономерности охрупчивания и термического восстановления вязкопластических свойств металла труб, подверженных деформационному старению при длительной эксплуатации нефтепроводов.

3. Получены аналитические зависимости для оценки долговечности магистральных нефтепроводов с учетом цикличности нагружения, старения металла и дефектности, обнаруженной в результате диагностики.

4. Базируясь на основных положениях механики разрушения, уста-ювлены закономерности торможения роста эксплуатационных трещин юсле проведения гидравлических испытаний нефтепроводов повышенным давлением.

5. Предложены новые критерии оценки безопасного проведения сва-очных работ при ремонте нефтепроводов под давлением нефти, основание на обеспечении технологической и механической прочности.

6. Осуществлен синтез разработанных устройств и механизмов для іьіборочного ремонта нефтепроводов.

7. Разработан метод расчетной оценки ущерба, наносимого окружающей природной среде при авариях на нефтепроводах.

Основные защищаемые положения

1. Технологический процесс выборочного ремонта нефтепроводов.

2. Методы обеспечения работоспособности нефтепроводов при эксплуатации, базирующиеся на: периодическом их диагностировании и оценке остаточного ресурса; термообработке; испытаниях повышенным давлением; заварке дефектов и приварке усилительных элементов без остановки перекачки.

3. Результаты теоретических, лабораторных, стендовых и промышленных испытаний по обоснованию предложенных технологий и методов обеспечения работоспособности нефтепроводов.

4. Метод расчета ущерба окружающей природной среде при авариях на нефтепроводах.

Практическая ценность

5. Разработана нормативно-техническая база для реализации комплексной системы обеспечения работоспособности нефтепроводов, позволяющая оперативно прогнозировать и восстанавливать работоспособность нефтепроводов с обнаруженными при диагностике дефектами, в том числе и трещиноподобными.

6. Разработанная методика оценки работоспособности нефтепроводов на основе диагностической информации позволяет производить оценку остаточного ресурса труб с обнаруженными при диагностике недопустимыми дефектами.

7. Разработанная технология термообработки позволяет восстанавливать до 60% вязко-пластические характеристики труб после длительной эксплуатации.-

8. Применение стеклопластиковых оболочек позволяет полностью восстанавливать работоспособность поврежденных труб.

5. Предложенные методы и технологии заварки повреждений и приварки усилительных элементов позволяют оперативно ликвидировать опасность распространения дефектов, обнаруженных при диагностике.

6. Разработанная технология выборочного ремонта позволяет оперативно реализовывать предложенные методы обеспечения работоспособности нефтепроводов.

7. Разработанный комплекс нормативных документов утвержден и согласован Госгортехнадзором РФ, Минтопэнерго РФ, АК "Транснефть".

Апробация работы

Результаты работы докладывались в 1986-1997 г.г. на всесоюзных, всероссийских и республиканских семинарах, совещаниях и конференциях, посвященных проблемам развития трубопроводного транспорта и обеспечения технологической и экологической безопасности нефтепроводов, в том числе:

Международном симпозиуме "Corrosion insoil" (20-22 мая 1986 г., Венгрия);

Научно-практической конференции "Гигиенические вопросы охраны окружающей среды от загрязнения поверхностно-активными веществами", (11-12 декабря 1986 г., Уфа);

Международном семинаре "Проблемы сбора, подготовки и магистрального транспорта нефти" (8-9 сентября 1988 г., Уфа,.);

семинаре "Прогнозирование работоспособности нефтепроводов на основе диагностической информации (24-26 апреля 1989 г., Уфа);

семинаре "Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики" (25-27 июля 1990 г., Уфа);

Всероссийском научном семинаре с участием зарубежных представителей "Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики" (21-25 апреля 1997 г., Санкт-Петербург);

- Всероссийском семинаре Госгортехнадзора РФ (27-30 мая 1997 г., Уфа) и др. Кроме того, результаты работы докладывались на 9-11 школах-семинарах по проблемам трубопроводного транспорта, ежегодных координационных совещаниях, проводимых АК "Транснефть".

Публикации

Основное содержание работы опубликовано в двух монографиях и более 70 научных статьях, брошюрах и тезисах докладов конференций, получено 10 авторских свидетельств на изобретения и 4 патента.

Объем и структура работы